ホスホリボシルピロリン酸合成酵素

インフォメーション

PDB ファイル

PDB ファイルは，RCSB PDB: Homepage から入手した．

• 1U9Z (Deposited: 2004-08-11 Released: 2005-08-23) : Methanocaldococcus jannaschii（メタン菌）
• 6NFE (Deposited: 2018-12-19 Released: 2019-01-02) : Legionella pneumophila（レジオネラ）

ソフトウェア

分子モデルの作成は Builcule，一部の分子モデルの表示には Detrial を使った．
密度汎関数法による計算は PSI4で，分子軌道の表示は Gabedit でおこなった．

目次（ページ内リンク）

基質モデル

PDB ファイルを Builcule で編集してモデルを作成した．
水素やリン酸の付加をおこない，付加したリン酸の移動もおこなったが，オリジナルの骨格は変更していない．

リボース 5-リン酸ではないが，リボースの分子軌道で計算したかぎりでは，どちらのモデルでも，1-位の炭素は ATP による攻撃を受けうると予測できる．
LUMO の画像を再掲する．

1U9Z の基質モデル

画像は，1U9Z から作成した基質モデルである．
リボース 5-リン酸はアルドヘキソース型が使われている．
水素原子は，libopenbabel の機能を使って付加した．
ファイルに記されている AMP にリン酸を 2 個結合し，カルボニル炭素が攻撃されようとしているモデルを作成した．

アルドヘキソース型リボースの LUMO

1-位のカルボニル炭素上に LUMO が分布しているので，求核攻撃されると予測する．

6NFEの基質モデル

画像は，6NFE から作成した基質モデルである．
リボース 5-リン酸は α-ヘミアセタール型が使われている．
水素原子は，libopenbabel の機能を使って付加した．
ファイルに記されている ADP にリン酸を 1 個結合した．

ヘミアセタール炭素が攻撃されようとしているモデルの作成を試みた，
γ-リン酸を移動するだけではおそらく無理である．
β-リン酸を移動すると，オリジナルの骨格を改変することになるので，ここでは試みなかった．

α-ヘミアセタール型リボースの LUMO

判り難いが，おそらく 1-位のカルボニル炭素上に LUMO が分布している．求核攻撃されると予測する．

基質周辺のアミノ酸残基

反応をイメージするために，基質分子近傍 5Å のアミノ酸残基を切り出した．
画像は，6NFE のものである．
アミノ酸を空間充填様式で，基質を棒様式で表示している．

基質は，皿型のポケットに置かれているような，開放的な構造が得られた．
右側の ADP を支えている領域が，本来の基質である ATP とリボース 6-リン酸を接近させる役割を果たすのかもしれない．

リボース 1-リン酸の分子軌道（転載）

リボースの分子軌道で考察しているように，上のどちらの構造でもリボース 1- 位上に LUMO が分布しているので，リン酸化され得る．
しかし，それに続く N-グリコシド化は，ヘミアセタール誘導体でないと起こらない（ようである）．
したがって，活性中心に据えるには，ヘミアセタール誘導体が適切であると考える．
リンクよりわかりやすいと判断したので，下に転載する．

ヌクレオチド合成の最初の段階，リボースの N-グリコシド化について考えてみる．
ここでは，リボースの C1 位がリン酸化された場合に，求核剤の攻撃を受けやすいか否かを LUMO の形状によって評価する．

ヘミアセタール誘導体

画像は，α-ヘミアセタール型リボースの 1 位がリン酸化された分子の LUMO である．
α-ヘミアセタール型リボースの LUMO と同様，1 位の炭素上に LUMO が分布している．
したがって，1 位の炭素は求核攻撃を受けると考えられる．

ヌクレオチドの場合は，オロト酸やグルタミンが求核剤となるわけである．
求電子剤は，リボース 1-リン酸ではなくホスホリボシルピロリン酸である．

アルドペントース誘導体

画像は，アルドペントース型リボースの 1 位がリン酸化された分子の LUMO である．
1 位の炭素上には LUMO は分布していない．
1 位の炭素上は，求電子剤とはならないと考える．